این تحقیق از مکانیزمی که باعث تخریب DNA باکتری میشود، پرده برداری می کند. پنیسیلین و دیگر آنتیبیوتیکها انقلابی در پزشکی ایجاد کرده اند، آنها بیماری‌های کشنده را به بیماری‌هایی قابل درمان تبدیل کرده اند. با وجود عمر 70 سالۀ آنتیبیوتیکها، مکانیزم دقیقی که آنها برای از بین بردن باکتری استفاده میکنند، یک راز باقیمانده است.
مطالعات جدیدی که توسط محققان در دانشگاه MIT و Boston انجام شده است، مکانیزم از بین بردن باکتری را در سه دسته عمده آنتیبیوتیکها آشکار ساخته است: داروها مولکولهای مخربی تولید میکنند که DNA باکتری را از میان زنجیرۀ طویلی از وقایع سلولی، کاملا از بین میبرند.
دانستن جزییات این مکانیزم به دانشمندان در توسعه داروهای موجود کمک میکند. تعداد کمی آنتیبیوتیک در 40 سال گذشته تولید شده است و بسیاری از باکتریهای تغییر شکل یافته در مقابل داروهای موجود مقاومت نشان می دهند. James Collins به عنوان یک پروفسور در رشته مهندسی پزشکی در دانشگاه بوستون معتقد است آنچه میتواند تاثیر کشندگیِ داروهای موجود را افزایش دهد، کاهش دوز مورد نیاز و یا حساس کردن مجددِ باکتری های تغییر شکل یافته به آنتی‌بیوتیک‌های موجود است.
رادیکالهای مخرب
در سال 2007، Collins نشان داد که سه دسته از آنتیبیوتیکها (quinolones, beta- lactams, aminoglycoside) سلولها را بوسیله تولید مولکولهای مخربی با نام رادیکالهای هیدروکسیل از بین میبرند. در آن زمان Collins و دیگر همکارانش به واکنشی که رادیکالها در مواجه شدن با هر اجزای سلولی که با آن رویارو میشوند نشان میدهند، مظنون شدند. Walker معتقد است که رادیکالها پس از هر چربی می آیند و قابلیت اکسید کردن پروتئینها و DNA را دارند. البته در مطالعات جدید بسیاری از محققان دریافته اند که بیشتر این آسیبها کشنده نیستند. آنچه که در مورد کشندگی باکتریها ثابت شده است، آسیبی است که هیدروکسیل به گوانین که یکی از 4 نکلئوتید بنیادی DNA است وارد میکند. وقتی این گوانینِ آسیب دیده وارد DNA میشود، سلولها تلاش به بازسازی آسیب دارند اما در نهایت از بین رفتن خودشان را تسریع میبخشند.
مطالعات آنزیمهای جبران کننده DNA که توسط Walker انجام شد، این امکان را برای محققین ایجاد کرد تا به این گوانین آسیب دیده که به عنوان اکسید گوانین شناخته میشود و ممکن است نقش مهمی در مرگ سلولی به واسطه آنتیبیوتیک بازی کند، مظنون شوند. در اولین فاز تحقیقات، نشان دادند که DNA اختصاصی که آنزیمی با نام DinB را کپی میکند (بخشی از سیستم سلول برای پاسخدهی به آسیب DNA) برای بلوک کردن ساختار اکسید گوانین برای سنتز DNA، بسیار مناسب است. محققان دریافته اند که وقتی تعداد زیادی گوانین به رشتۀ جدیدِ DNA متصل شود، تلاش ناموفق سلولها برای حذف این ضایعات منجر به مرگ میشود.
براساس این مطالعات ابتدایی بازسازی DNA، واکر و همکارانش این فرضیه را دادند که رادیکالهای هیدروکسیل که توسط آنتیبیوتیکها تولید میشوند، ممکن است منجر به آسیبهای مشابهی به DNA شود.
زمانیکه اکسید گوانین به علت درمان آنتی‌بیوتیکی وارد DNA میشوند، یک سیستم سلولی طراحی شده برای بازسازیِ DNA، وارد عمل میشود. آنزیمهای اختصاصی با نامهای MutY و MutM برشی در DNA ایجاد میکنند تا با شروع پروسه بازسازی به سلولها کمک کند تا با حضور اکسید گوانین در DNA مقابله کنند. اما این روش بازسازی با ریسک زیادی همراه است، زیرا نیازمند بازکردن مارپیچ دوگانه DNA است. اگر این دو بازسازی در تقریبی نزدیک با رشته های DNA مقابل صورت گیرد، DNA دچار دو شکست میشود که منجر به از بین رفتن سلول میشود.
اهداف جدید
در برخی مواردِ آسیب DNA بوسیله آنتیبیوتیک، سلول باکتری قادر است بوسیله بازسازی دو رشته شکسته شده با استفاده از پروسهای با نام نوترکیبی هومولوگ، خود را نجات دهد. محققان معتقدند غیر فعال کردن آنزیمهای مورد نیاز برای نوترکیبیِ هومولوگ میتواند حساسیت باکتری به آنتی بیوتیک ها را افزایش دهد.
Collins معتقد است تحقیقات آنها میتواند پیشنهاد دهد که پروتئینها در بازسازی دو رشته شکسته شده DNA وارد شوند و این موضوع هدف جالبی در افزایش اثرات کشندگی باکتریها توسط داروها می باشد.
محققانی که در موسسه بین المللی سلامت و موسسه پزشکی Howard Hughes فعالیت دارند، نشان داده اند که مکانیزم دیگری در از بین بردن سلولها بوسیله یکی از کلاسهای آنتیبیوتیک با نام aminoglycosides وجود دارد: در درمان سلولها بوسیله این آنتیبیوتیک، اکسید گوانین به RNA متصل میشود، و در نتیجه پروتئینهای نادرست هستند که باعث تولید بیشتر رادیکال هیدروکسیل و در نتیجه آن اکسید گوانین بیشتر می شود.
محققان در تحقیقات آتی خود به بررسی اثرات کشنده آنتیبیوتیکها بر روی سلولها خواهند پرداخت.
+منبع
